不銹鋼的牌號(hào)、成分、性能各異,常用的分類方法主要是按鋼的主要化學(xué)成分(特征元素)和組織結(jié)構(gòu)以及二者相結(jié)合的方法來進(jìn)行分類。
一、按鋼中的主要化學(xué)成分(特征元素)分類
最常用是按鋼中特征元素分為鉻系不銹鋼和鉻鎳系不銹鋼兩大類。
1. 鉻系
除鐵外,鋼中的主要合金元素是鉻,這類不銹鋼稱為鉻系不銹鋼,相當(dāng)于美國的AISI 400系列。
2. 鉻鎳系
除鐵外,鋼中的主要合金元素是鉻和鎳,這類不銹鋼稱為鉻鎳系不銹鋼,相當(dāng)于美國的AISI 300系列。
二、按鋼的組織結(jié)構(gòu)特征分類
鋼的組織結(jié)構(gòu)是指鋼的晶體結(jié)構(gòu)和鋼的顯微組織的特征。不銹鋼按其組織結(jié)構(gòu)的不同進(jìn)行分類,主要可分為五大類。即鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼。
1. 鐵素體不銹鋼(F)
高、低溫度下晶體結(jié)構(gòu)均為體心立方 見圖1. 4a ,鐵素體不銹鋼的顯微組織見圖1.4(b)。
①. 晶體結(jié)構(gòu) 系指晶體的微觀構(gòu)造,在鋼鐵材料中,常見的晶體結(jié)構(gòu)主要有體心立方和面心立方兩類。鋼的晶體結(jié)構(gòu)是決定鋼的力學(xué)、化學(xué)、物理等性能的最基本的因素之一。
②. 顯微組織 在顯微鏡下觀察到的鋼的組織。
一般鐵的晶體結(jié)構(gòu)也是體心立方。而鉻是鐵素體形成元素,所以,鉻加入鐵中,鋼的晶體結(jié)構(gòu)沒有改變。鐵素體不銹鋼的代表性牌號(hào)有0Cr11Ti(409)和1Cr17(430)等。
使鋼形成鐵素體的元素還有Mo、Si、Al、W、Ti、Nb等。
2. 奧氏體不銹鋼(A)
向鐵素體不銹鋼中加入適量具有奧氏體形成能力的鎳元素,便會(huì)得到高溫和室溫下均為面心立方晶體結(jié)構(gòu)[見圖1.5a 的奧氏體不銹鋼。奧氏體不銹鋼的顯微組織見圖1.5(b)。
使鋼形成奧氏體的元素除Ni外,還有C、N、Mn、Cu等。
3. 馬氏體不銹鋼(M)
高溫下為奧氏體,室溫和低溫下組織為馬氏體,馬氏體系自奧氏體轉(zhuǎn)變而來的相變產(chǎn)物。馬氏體不銹鋼的晶體結(jié)構(gòu)為體心四方(具有長(zhǎng)方度的體心立方),見圖1.6(a),而低碳,特別是超低碳馬氏體不銹鋼的晶體結(jié)構(gòu)則為體心立方。 馬氏體不銹鋼的顯微組織見圖1.6(b)。Fe-Cr-C馬氏體不銹鋼的代表性牌號(hào)有1Cr13(410)等;馬氏體不銹鋼的代表性牌號(hào)有1Cr17Ni2(431)、00Cr13Ni5Mo等。
為了便于大家對(duì)不銹鋼中前三種組織結(jié)構(gòu)的了解,表1.2中列出了鐵(低碳鋼)和不銹鋼組織結(jié)構(gòu)的對(duì)比。
4. 雙相不銹鋼(F+A)
鋼的基體組織為鐵素體和奧氏體具有一定比例的雙相結(jié)構(gòu)。它們的顯微組織見圖1.7。雙相不銹鋼的代表性牌號(hào)有1Cr25Ni5Mo1.5(AISI 329),1Cr21Ni5Ti(1X21H5T),00Cr22Ni5Mo3N(SAF 2205)和 00Cr26Ni7Mo3N (SAF 2507)等。
前述形成鐵素體的元素和形成奧氏體的元素在鋼內(nèi)合理配比,便可得到F+A雙相不銹鋼。
5. 沉淀硬化不銹鋼(PH)
是在室溫下,鋼的基體組織可以是馬氏體、奧氏體以及鐵素體,經(jīng)適宜熱處理,在基體上沉淀(析出)碳化物和金屬間化合物等進(jìn)一步使不銹鋼強(qiáng)化的一類不銹鋼。代表性牌號(hào)有0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH,AISI 630),0Cr17Ni7Al (17-7PH,AISI 631)等。
三、按鋼的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法分類
按鋼中的特征元素和鋼的組織結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法分類可以有很多類型。例如,馬氏體鉻不銹鋼,馬氏體鉻鎳不銹鋼,奧氏體鉻鎳不銹鋼,奧氏體鉻錳不銹鋼等。
除了上述分類方法外,還有按性能和用途;按鋼的功能特點(diǎn)等的分類,此處不再一一列舉。
圖1.8系不銹鋼分類的簡(jiǎn)單概括和代表性牌號(hào)簡(jiǎn)圖。